The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.63
no.4
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pp.339-344
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2014
An offshore wind power plant (WPP) is very expensive and different from an onshore wind power system in many ways. There has been a continuous increase in the capacity of the offshore WPPs. Therefore it is essential to analyze the feasibility and reliability of the offshore wind power to optimize their redundancy. Besides, it is very important to study a planning for grid interconnection of adjacent offshore WPPs. This paper proposes a economic evaluation method to interconnect with adjacent offshore substations in offshore wind power grid. Also, we suggest the probabilistic reliability method to calculate a probabilistic power output of the wind turbine and a cost of the expected energy not supplied that is used as the reliability index of the power system.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.7
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pp.984-991
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2015
This paper presents the methodology for optimal design of power grid for offshore wind power plant (OWPP) and optimum location of offshore substation. The proposed optimization process is based on a genetic algorithm, where the objective cost model is composed of investment, power loss, repair, and reliability cost using the net present value during the whole OWPP life cycle. A probability wind power output is modeled to reflect the characteristics of a wind power plant that produces electricity through wind and to calculate the reliability cost called expected energy not supplied. The main objective is to find the minimum cost for grid connection topology by submarine cables which cannot cross each other. Cable crossing was set as a constraint in the optimization algorithm of grid topology of the wind power plant. On the basis of this method, a case study is conducted to validate the model by simulating a 100-MW OWF.
Offshore wind power generation has significant advantages, including enhanced energy security and job creation. However, despite these benefits, South Korea has not fully utilized its potential in this sector. In contrast, offshore wind power industry development in Europe has been driven by government leadership. Drawing from this experience, South Korea also needs to relax regulations, strengthen necessary infrastructure, and enhance financial support systems to activate the offshore wind power industry. For this, sustained government leadership is absolutely essential. Without addressing the capacity issues in the power grid, we cannot expect offshore wind power generation to succeed. To address grid issues, we propose the enactment of a special law called the "Special Act on Grid Expansion." Considering KEPCO's financial situation, private investment should be encouraged for grid construction. The role of developers is crucial for the successful development and operation of offshore wind power. They manage risks throughout various stages, from site acquisition to construction and operation, which have a significant impact on the success or failure of projects. Since domestic developers currently lack experience in offshore wind power, a cooperative strategy that leverages the experience and technology of advanced countries is necessary. Energy issues should be recognized as important tasks beyond mere political ideologies, as they are crucial for the survival of the nation and its development. It is essential to form a public consensus and implement ways for residents to coexist with offshore wind power, along with the conservation of marine ecosystems and effective communication with stakeholders. Expansion of the offshore wind power industry requires support in various areas, including financial and tax incentives, technology research investment, and workforce development. In particular, achieving carbon neutrality by 2050 necessitates the activation of offshore wind power alongside efforts by major corporations to transition to renewable energy. South Korea, surrounded by the sea, holds significant offshore wind power potential, and it is our responsibility to harness it as a sustainable energy source for future generations. To activate the offshore wind power market, we need to provide financial and tax support, develop infrastructure and research, and foster a skilled workforce. As major corporations transition to renewable energy to achieve carbon neutrality by 2050, offshore wind power must play a significant role. It is our responsibility to fully utilize South Korea's potential and make offshore wind power a new driver of growth.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.29
no.2
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pp.97-103
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2015
This paper introduces two on-going projects for DC high temperature superconducting (HTS) cable systems in South Korea. This study proposes the application of DC HTS cable systems to enhance power transfer limits of a grid-connected offshore wind farm. In order to develop the superconducting DC transmission system model based on HTS power cables, the maximum transfer limits from offshore wind farm are estimated and the system marginal price (SMP) calculated through a Two-Step Power Transfer (TSPT) model based on PV analysis and DC-optimal power flow. The proposed TSPT model will be applied to 2022 KEPCO systems with offshore wind farms.
Park, Taesik;Kwak, Nohong;Moon, Chaeju;Cha, Seungtae;Kwon, Seongchul
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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v.1
no.1
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pp.73-77
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2015
Offshore wind farms extend a distance from an onshore grid to increase their generating power, but long distance and high power transmissions raise a lot of cost challenges. LFAC (Low Frequency AC) transmission is a new promising technology in high power and low cost power transmission fields against HVDC (High Voltage DC) and HVAC (High Voltage AC) transmissions. This paper presents an economic comparison of LFAC and HVDC transmissions for large offshore wind farms. The economic assessments of two different transmission technologies are analyzed and compared in terms of wind farm capacities (600 MW and 900 MW) and distances (from 25 km to 100 km) from the onshore grid. Based on this comparison, the economic feasibility of LFAC is verified as a most economical solution for remote offshore wind farms.
This paper proposes a control algorithm for permanent magnet synchronous generator with a back-to-back three-level neutral-point clamped voltage source converter in a medium-voltage offshore wind power system under unbalanced grid conditions. The proposed control algorithm particularly compensates for the unbalanced grid voltage at the point of common coupling in a collector bus of offshore wind power system. This control algorithm has been formulated based on the symmetrical components in positive and negative rotating synchronous reference frames under generalized unbalanced operating conditions. Instantaneous active and reactive power are described in terms of symmetrical components of measured grid input voltages and currents. Negative sequential component of ac input current is injected to the point of common coupling in the proposed control strategy. The amplitude of negative sequential component is calculated to minimize the negative sequential component of grid voltage under the limitation of current capability in a voltage source converter. The proposed control algorithm makes it possible to provide a balanced voltage at the point of common coupling resulting in the generated power of high quality from offshore wind power system under unbalanced network conditions.
Kim, Jinho;Lee, Jinsik;Suh, Yongsug;Lee, Byongjun;Kang, Yong Cheol
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.9
no.3
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pp.827-834
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2014
In order to meet the low voltage ride-through requirement in a grid code, a wind power plant (WPP) has to stay connected to a grid, supporting the voltage recovery for a grid fault. To do this, a plant-level controller as well as a wind generator (WG) controller is essential. The dynamic response of a WPP should be analyzed in order to design a plant-level controller. The dynamic response of a WPP for a grid fault is the collective response of all WGs, which depends on the wind speed approaching the WG. Thus, the dynamic response of a WPP should be analyzed by taking the wake effect into consideration, because different wind speeds at WGs will result in different responses of the WPP. This paper analyzes the response of a doubly fed induction generator (DFIG)-based offshore WPP with a grid fault taking into account the wake effect. To obtain the approaching wind speed of a WG in a WPP, we considered the cumulative impact of multiple shadowing and the effect of the wind direction. The voltage, reactive power, and active power at the point of common coupling of a 100 MW DFIG-based offshore WPP were analyzed during and after a grid fault under various wind and fault conditions using an EMTP-RV simulator. The results clearly demonstrate that not considering the wake effect leads to significantly different results, particularly for the reactive power and active power, which could potentially lead to incorrect conclusions and / or control schemes for a WPP.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.11
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pp.89-95
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2013
In resent years, Offshore Wind Farm (OWF) is being actively developed. Typically, OWF has a better wind resource than onshore one, but also have a very high investment cost and maintenance cost. Furthermore, due to a difficulty of geographical access, OWF can be affected by the failure for a longer time. As the result, OWF has a higher loss cost. Therefore, a reliability evaluation should be performed more carefully at OWF planning stage. In this paper, a methodology for the reliability evaluation on inner grid is suggested. Inner grid connects wind turbines via submarine cables and transfers power to offshore substation. According to location of the faulted cable under layouts of inner grid, the transfer ability of inner grid is influenced. In order to indicate the transfer ability of inner grid, several indices are introduced such as PNDR, EEND and EENDC. To demonstrate the methodology described in this paper, diversity case studies were performed.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.28
no.3
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pp.72-77
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2014
The cross-section area of cable in the Offshore Wind Farm (OWF) is smaller than that in the onshore wind farm. Because the power loss in OWF is large relatively, the power loss is a key element for the economic evaluation of OWF design. The availability of wind turbine in OWF and the size of OWF are larger than those of onshore wind farm. If the economic evaluation of OWF ignores the availability of wind turbines, the power loss cost of OWF is overpriced. Since there are so many wind turbines, also, the calculation of power loss should be more accurate. In this paper, a method to calculate power loss is proposed for the design of big and complex inner-grid in OWF. The 99.5MW OWF is used for case study to see what effect the proposed method have on the power loss cost.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.3
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pp.238-248
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2016
In this study, an automatic command mode transition strategy of direct power control (DPC) is proposed for permanent magnet synchronous generators (PMSGs) medium-voltage (MV) offshore wind turbines (WTs). Benchmarking against the control methods are performed based on a three-level neutral-point-clamped (NPC) back-to-back type voltage source converter (VSC). The ramping rate criterion of complex power is utilized to select the switching vector in DPC for a three-level NPC converter. With a grid command and an MPPT mode transition strategy, the proposed control method automatically controls the generated output power to satisfy a grid requirement from the hierarchical wind farm controller. The automatic command mode transition strategy of DPC is confirmed through PLECS simulations based on Matlab. The simulation result of the automatic mode transition strategy shows that the proposed control method of VOC and DPC achieves a much shorter transient time of generated output power than the conventional control methods of MPPT and VOC under a step response. The proposed control method helps provide a good dynamic performance for PMSGs MV offshore WTs, thereby generating high quality output power.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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